GPON工作原理及應用PPT課件

1、中國電信維護崗位認證教材編寫小組編制2021/3/91中國電信維護崗位認證教材（IP專業(yè)）GPON技術技術2021/3/92目錄目錄 第一章第一章 GPONGPON系統構成系統構成 第二章第二章 GPONGPON幀結構幀結構 第三章第三章 GPONGPON工作原理工作原理 第四章第四章 GPONGPON體系結構及特性體系結構及特性 第五章第五章 GPONGPON的加密的加密2021/3/931.1 GPON標準體系標準體系-G.984系列系列G.984.1概述業(yè)務方案、參考配置、基本技術要求、保護方式G.984.2PMD層 基本要求、和TC層的相互作用G. 984.3TC層 層次模型、復用機制

2、、TC幀結構、 激活方式、OAM功能、安全性、FECG. 984.4OMCI 管理信息庫MIB、ONT管理控制通道、 ONT管理控制協議2021/3/941.2 GPON的拓撲結構的拓撲結構-點對多點點對多點2021/3/951.3 GPON的系統構成（的系統構成（1/4）OLT（Optical Line Terminal） 光線路終端 通常放置在中心機房（CO）ONU（Optical Network Unit） 光網絡終端 通常放置在用戶側POS（Passive Optical Splitter） 無源光分路器 是連接OLT和ONU的無源設備 2021/3/961.3 GPON的系統構成（的

3、系統構成（2/4）低成本單纖雙波長傳送結構下行中心波長1490nm上行中心波長1310nm2021/3/971.3 GPON的系統構成（的系統構成（3/4）OLT系統功能框圖 ODN interfacefunction ODN interfacefunction PON TCfunction PON TCfunction Cross-connectfunction Serviceadaptation Serviceadaptation PON core shell Cross-connect shell Service shell 2021/3/981.3 GPON的系統構成（的系統構成（4/

4、4）ONU系統框圖2021/3/991.4 GPON的上下行速度的上下行速度 0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s

5、 down 2021/3/910目錄目錄 第一章第一章 GPONGPON系統構成系統構成 第二章第二章 GPONGPON幀結構幀結構 第三章第三章 GPONGPON工作原理工作原理 第四章第四章 GPONGPON體系結構及特性體系結構及特性 第五章第五章 GPONGPON的加密的加密2021/3/9112.1 GPON的幀結構的幀結構GTC幀GTC幀固定幀長 125US，即8K，可為TDM業(yè)務提供幀頭信息PCBdnSlot0Slot1SlotRDownstreamUpstreamPCBdn+1SlotRSlot0US Virtual Frame TX Interval2n byteTP-Fra

6、me = 125 uSPayload nSlot1Payloadn+12021/3/9122.2 GPON的下行幀的下行幀Payload n T = 125 sP-Fram e PC B d1n + PC B d2n + Payload 1n + PC B dn T D M & data fragm entsover G E M section N * 53 bytes Pure AT M cellssection 2021/3/9132.3 GPON的上行幀的上行幀Payload DBRu M sgID1 byte CRC1 byte M essage10 bytes ONUID1

7、byte Preamblebytesa Delimiterbytesb DBA 1, 2, 4bytes O N U -ID1 byte CRC1 byte BIP1 byte PLOu PLSu StartTime indicatesthis byte boundary Ind1 byte PLOAM u 2021/3/9142.4 GPON的鏈路層幀結構的鏈路層幀結構GEM幀幀GEM幀結構：幀結構： PayloadLengthIndicator PLI12 bits Port ID12 bits PTI3 bits HEC13 bits Fragment payload BytesL Pa

8、yloadTypeIndicator PTI codeMeaning000User data fragment, Congestion has Not occurred, Not the end of a frame001User data fragment, Congestion has Not occurred, End of a frame010User data fragment, Congestion Has occurred, Not the end of a frame011User data fragment, Congestion Has occurred, End of a

9、 frame100GEM OAM 101Reserved110Reserved111Reserved2021/3/915目錄目錄 第一章第一章 GPONGPON系統構成系統構成 第二章第二章 GPONGPON幀結構幀結構 第三章第三章 GPONGPON工作原理工作原理 第四章第四章 GPONGPON體系結構及特性體系結構及特性 第五章第五章 GPONGPON的加密的加密2021/3/9163.1 GPON的工作原理（的工作原理（1/5）單播/廣播業(yè)務 （下行） OLTpayload HECPTIPort-id=1PLIFCSpayload T/LSADAGEM1 GEM2 GEM3 GEM1

10、PCBFCSpayload T/LSADAONU2Portid=2ONU3Portid=3ONU2Portid=1根據PORT-ID進行過濾125us2021/3/9173.1 GPON的工作原理（的工作原理（2/5）單播業(yè)務（上行）OLTFCSpayload T/LSADAONU2Portid=2ONU3Portid=3ONU2Portid=1125uspayload HECPTIPort-id=1PLIFCSpayload T/LSADAGEM1ploGEM3ploGEM2ploGEM1ploGEM2ploGEM3plo上行數據用PORTID進行隔離和復用2021/3/9183.1 GPO

11、N的工作原理（的工作原理（3/5）組播業(yè)務采用廣播PORID域和L2組播過濾表配合實現125usOLTpayload HECPTIPort-id=XPLIFCSpayload T/LSADA=YGEMX GEM2 GEM3 GEM1 PCBFCSpayload T/LSADA=YONU2Portid=2Portid=xMA=YONU3Portid=3Portid=xMAYONU2Portid=1Portid=xMA=YPortid=x 構成廣播域MA=組播地址表項Y是組播地址2021/3/9193.1 GPON的工作原理（的工作原理（4/5）廣播業(yè)務（下行）125usOLTpayload HE

12、CPTIPort-id=ZPLIFCSpayload T/LSADA=ffffffGEMZ GEM2 GEM3 GEM1 PCBFCSpayload T/LSADA=ffffffONU2Portid=2Portid=ZONU3Portid=3Portid=ZONU2Portid=1Portid=ZPortid=Z 構成廣播域DA=ffffff 廣播地址2021/3/9203.1 GPON 的工作原理（的工作原理（5/5）廣播業(yè)務（上行）125usOLTpayload HECPTIPort-id=ZPLIFCSpayload T/LSA=mac3 DA=ffffffGEMZ GEM2 GEM3

13、GEM1 PCBFCSpayload T/LSA=mac3 DA=ffffffONU2Portid=2Portid=Zsamac3ONU3Portid=3Portid=ZSa=mac3ONU2Portid=1Portid=Zsamac3Portid=Z 構成廣播域DA=ffffff 廣播地址GEM3 SA=mac3ploGEM3 SA=mac3plo2021/3/921目錄目錄 第一章第一章 GPONGPON系統構成系統構成 第二章第二章 GPONGPON幀結構幀結構 第三章第三章 GPONGPON工作原理工作原理 第四章第四章 GPONGPON體系結構及特性體系結構及特性 第五章第五章 GP

14、ONGPON的加密的加密2021/3/9224.1 GPON的體系結構的體系結構 G-PON Physical Media Dependent (GPM) layer GTC framing sub-layer ATM TC adapter GEM TC adapter OMCI adapter PLOAM GEM client OMCI ATM client TC adaptationsub-layer G-PON Transmission Convergence (GTC) layer DBA control 2021/3/9234.2 GPON系統的多業(yè)務性（系統的多業(yè)務性（1/3）GP

15、ON的多業(yè)務性2021/3/9244.2 GPON系統的多業(yè)務性（系統的多業(yè)務性（2/3）支持ATM 和GEM 兩種模式GEM是通用封裝格式，支持數據包的封裝和NATIVE TDM的封裝GPON 支持精準的8K定時，OLT給ONU送8K定時GPON系統在內時鐘時是4級鐘，鎖外時鐘時可達一級鐘；GPON支持對上層數據包的拆包和包的重組；可以做到無幀定界開銷，效率高 2021/3/9254.2 GPON系統的多業(yè)務性（系統的多業(yè)務性（3/3） GPON支持高優(yōu)先級業(yè)務中斷低優(yōu)先級業(yè)務，獲得優(yōu)先服務，保證TDM業(yè)務良好性能 PLOu PayloadPLOuPayloadGEMheaderUrgent

16、frameGEMheader Data frame(1 of 2)Frame frag(2 of 2)GEM header Frame i Frame i + 1GEM header Urgent frame PTI000 StartPTI001 FullPTI001 FullPTI001 end2021/3/9264.3 GPON系統的管理系統的管理GPON系統的管理體系結構 B W g r a n t i n g K e y s w i t c h i n g D B A M u l t i p l e x i n g b a s e d o n f r a m e l o c a t i

17、 o n P L O A Mp a r t i t i o n A T M p a r t i t i o n G E M p a r t i t i o n F r a m eh e a d e r A l l o c - I Df i l t e r E m b e d d e dO A M A T M T C a d a p t e r G E M T C a d a p t e r V P I / V C If i l t e r P o r t - I Df i l t e r O M C I a d a p t e r O M C I P L O A M G T C f r a m

18、 i n g s u b - l a y e r T C a d a p t a t i o n s u b - l a y e rA l l o c - I Df i l t e r2021/3/9274.4 GPON系統的三級管理系統的三級管理GPON 管理幀：（1）嵌入OAM（2） PLOAM幀（3）OMCI幀 OctetsONU ID 1 Message ID1 Data 10CRC 1 Octets withinframe transmittedtop-to-bottom MSB LSB B7 B0 Bits within frame transmitted left-to-righ

19、t GEMheader(5 bytes)Transactioncorrelationidentifier(2 bytes)Messagetype(1 byte)Deviceidentifier(1 byte)Messageidentifier(4 bytes)Messagecontents(32 bytes)OMCItrailer(8 bytes)2021/3/9284.5 GPON系統系統ONU的發(fā)現和測距的發(fā)現和測距新ONU發(fā)現有兩種模式： （1） 隨機競爭，不需要事先在OLT上配置ONU的SN號，采用SN自動學習方式 （2）序列號MASK模式，需要事先在OLT上配置ONU的SN號ONU的

20、發(fā)現和測距分兩步： （1）獲取SN號，要把所有ONU的SN號獲得 或直到超時才結束該步 （2）測量新發(fā)現ONU的距離，給ONU配置EqD 時間 2021/3/9294.5.1GPON系統系統ONU的發(fā)現過程的發(fā)現過程SN獲取流程2021/3/9304.5.2 GPON系統系統ONU的測距流程的測距流程RTD測量流程2021/3/9314.6 GPON系統的系統的DBA（1/10）GPON系統的復用原理：I d e n t i f i e d b yO N U - I DI d e n t i f i e d b yA l l o c - I DI d e n t i f i e d b yP

21、o r t - I DP O N T - C O N T P o r t P o r t P o r t P o r t P o r t P o r t P o r t P o r t P o r t O N U O N UO N UT - C O N TT - C O N TT - C O N T2021/3/9324.6 GPON系統的系統的DBA（2/10）T-CONTT-CONT 傳送ATM VP/VCC或GEM PORT并報告自己的buffer狀態(tài)給OLT用于DBA；T-CONT能動態(tài)接收來自OLT的帶寬受權；T-CONT用ALLOC-ID來標識別；單個T-CONT能承載各種類型業(yè)務

22、ATM或GEM業(yè)務；單個T-CONT包含1個或多個物理隊列，這些物理隊列聚合成一個邏輯buffer,并想OLT報告邏輯BUFFER的狀態(tài)，用于OLT的DBA ；T-CONT是透明傳送實體，對傳送的信號不做任何更改；來自OLT的帶寬受權只給一個T-CONT進行帶寬受權。2021/3/9334.6 GPON系統的系統的DBA（3/10）T-CONT的類型和業(yè)務關系2021/3/9344.6 GPON系統的系統的DBA（4/10）T-CONT和隊列的關系Port-id=xUNIUNI業(yè)務分類Q1Qn調度器1T-CONT1調度器NT-CONT2T-CONTN業(yè)務分類QmPPTPPort-id=y202

23、1/3/9354.6 GPON系統的系統的DBA（5/10）帶寬需求報告（report)Plou狀態(tài)指示2021/3/9364.6 GPON系統的系統的DBA（6/10）Bit positionFunction7 (MSB)Urgent PLOAMu waiting (1 = PLOAM waiting, 0 = no PLOAMs waiting)6FEC status (1 = FEC ON, 0 = FEC OFF)5RDI status (1 = Defect, 0 = OK)4Traffic waiting in type 2 T-CONTs3Traffic waiting in t

24、ype 3 T-CONTs2Traffic waiting in type 4 T-CONTs1Traffic waiting in type 5 T-CONTs0 (LSB)Reserved2021/3/9374.6 GPON系統的系統的DBA（7/10）DBRu2021/3/9384.6 GPON系統的系統的DBA（8/10）Mode 0: A single field reports the total amount of data in the T-CONT buffer. Mode 1: Two fields, the first reports the amount of data

25、 with PCR tokens (1 byte), the second reporting the amount of data with SCR tokens (1 byte) in the T-CONT buffer. This type of reporting is suitable for T-CONTs type 3 and 5. Mode 2: Four fields, the first contains the non-linear coding of total number of T-CONT#2 (PCR) The second field contains the non-linear coding of the total number of T-CONT#3 (SCR assured BW ) The third field co